Chemical propulsion in the new space age
- Paper ID
IAF-58-64
- author
- company
Aeronutronic Systems Inc.
- country
U.S.A.
- year
1958
- abstract
Chemical Propulsion in the New Space Age. The relatively advanced state of engineering development of chemical propulsion, guarantees its prominent position in space programs for at least the next 5—10 years. A typical large step-rocket of one million pounds gross weight, with a specific impulse of 300—400 secs., which is essentially within the current state of engineering know-how, is used to illustrate the space missions possible with chemical propulsion. With conventional earth fueling and aerodynamic re-entry, round trip visitations to the orbits of the Moon and nearby planets become a distinct possibility. With the development of earth satellite space stations for refueling, furthermore, landing operations on the Moon now become possible with sufficient fuel for return to earth. There are also auxiliary advantages in the use of chemical propellants which will guarantee its use within the next decade. The chemical engine is characterized by a very high thrust to weight ratio, permitting such maneuvers as in-flight accelerations, direction control, and retro force to be applied with a relatively small package. In addition, a judicious choice of propellants may be used for auxiliary power during flight so that both water for drinking purposes and oxygen for breathing, can be produced as products of the reaction. An additional important unknown in our early space program involves the influence of flight duration on operators manning the space ship and the effect of long duration on the reliability of the host of guidance and control components. The chemical rocket with its high acceleration characteristics, makes possible short duration flights within its limitations, thus greatly alleviating these problems. It is concluded, therefore, that because the major space missions realizable in the near future can be achieved by chemical power plants and because of the auxiliary advantages derived from the use of chemical propellants, chemical propulsion will remain as the major power source during the next decade. Cliemischer Antrieb im neuen Raumîakrtzeitalter. Der verhaltnismaflig fortge- schrittene Entwicklungsstand des chemischen Antriebs gewâhrleistet eine vor- herrschende Stellung in der Ramnfahrtplammg mindestens für die nâchsten 5 bis 10 Jahre. Bine typische Stufen-Grofirakete von 1 Million Pfund Bruttogewicht mit einem spezifischen Impuls von 300 bis 400 Sekunden liegt im wesentlichen im Bereich heutiger Ingenieurtechnik. Sie dient in der vorliegenden Arbeit zur Illustrierung von mit chemischen Treibstoffen erreichbaren Ramnfahrtszielen. Mit der iiblichen Auf- tankung auf der Erde und aerodynamischer Riickkehr werden Rundreisebesuche bis zur Mondbahn und den nahen Planeten einwandfrei moglich werden. Im Gefolge der Entwicklung von Erdsatelliten als Ramnstationen für Wiederauftankung werden darüber hinaus jetzt Landungsoperationen auf dem Mond mit Reservierung einer ausreichenden Brennstoffmenge für die Rückkehr zur Erde ausführbar. Die Verwendung chemisoher Treibstoffe bringt auch zusàtzliche Yorteile mit sich, die ihren Gebrauch innerhalb.der nâchsten Dekade garantieren werden. Der oheniische Motor wird durch ein sehr hohes Verhâltnis von Schub zu Gewicht charakterisiert, wodurch solche Manôver wie Beschleunigung wâhrend des Fluges, Richtungskontrolle und Rückbeschleunigung ennôglicht werden. Darüber hinaus kônnen die Antriebs- stoffe für Hilfsmotoren wâhrend des Fluges so ausgewâhlt werden, daû sowohl Trmk- wasser wie auch Sauerstoff für die Atmung als Reaktionsprodukte gewinnbar sind. Fine zusàtzliche wichtige Unbekannte in unserem Anfangsprogramm der Raum- fahrt schliefit den EinfluB der Flugdauer auf die Bemannung des Raumschiffes tmd die Auswirkung eines Raumfluges auf die YerlâBlichkeit der Lenkung tmd der Kon- trollkomponenten mit ein. Der chemische Raketenmotor mit der hohen Beschleunigung ermôglicht kurz dauernde Flüge. Daraus wird der Schlufl gezogen, dafl, weil die bedeutenderen, in naher Zukunft realisierbaren Ziele mit chemischen Motoren erreichbar sind, und wegen der Neben- vorteile der chemischen Treibstoffe diese wâhrend der nâchsten Dekade ihren Vor- rang als Hauptantriebsmittel behalten werden. la propulsion chimique dans la nouvelle ère de l’espace. Le stade de développement avancé de la propulsion chimique est une garantie de son utilisation prééminente pour les 5 à 10 années à venir au moins. Pour illustrer les missions possibles avec une propulsion chimique, une fusée gigogne d’un poids au décollage d’un million de livres avec impulsion specificpte de 300 à 400 sec. est prise comme exemple. Elle est réalisable dans l’état actuel de la technique. Avec le ravitaillement terrestre et la rentrée aérodynamique conventionnels, des explorations lunaires ou vers les planètes voisines deviennent possibles. Le développement de stations de ravitaillement satellites permettra de plus des opérations d’atterrissage lunaire avec retour. D’autres avantages de la proptdsion chimique lui conserveront une place de choix. Le très grand rapport puissance-poids permet des manoeuvres telles qu’accélération en vol, contrôle de direction et freinage avec un ensemble propulsif compact. De plus, par un choix judicieux des propergols de moteurs auxiliaires, l’eau potable et l’oxygène nécessaire à la respiration peuvent devenu des sous-produits. Les vols de relativement courte durée, grâce aux grandes accélérations, réduisent des problèmes délicats du programme spatial tels que les effets d’une longue durée sur l’équipage et l’intégrité du fonctionnement de la multitude des appareils de contrôle et de guidage. On peut donc conclure que, puisque la majorité des missions spatiales réalisables dans l’avenir proche le seront grâce à la propulsion chimique, celle-ci restera la principale source de puissance durant les dix prochaines années. I.